KR20100023752A - 양자점 다파장 레이저 광원에 기초한 wdm pon rf 오버레이 아키텍쳐 - Google Patents
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Abstract
파장 분할 다중송신의 수동 광 네트워크(WDM-PON)에서 아날로그 방송 신호를 오버레이 하기 위한 시스템이 제공된다. WDM-PON의 광선로 종단(Optical Line Terminal, ONT)은 WDM-PON의 각 업링크 채널을 위한 업링크 씨드 광을 생성하는 광대역 광원과 상기 아날로그 방송 신호를 상기 업링크 씨드 광으로 변조하기 위한 변조기를 포함한다. 광 네트워크 단말기(Optical Network Terminal, ONT)는 상기 OLT로부터 상기 업링크 씨드 광을 수신하며, 상기 수신된 씨드광을 제1 신호 및 제2 신호로 분할하기 위한 광 분배기; 상기 제1 신호를 광원으로 사용하여 업링크 데이터 신호를 생성하기 위한 제1 광원; 및 상기 제2 신호로 변조된 상기 아날로그 방송 신호를 검파하기 위한 RF 수신기를 포함한다.
WDM-PON, 아날로그 방송 신호, 오버레이, OLT, ONT, 업링크 씨드 광, 변조
Description
본 발명은 파장 분할 다중송신의 수동 광 네트워크(Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network, WDM PON)에 관한 것으로, 특히 WDM PON 네트워크 상의 아날로그 RF/비디오 방송 신호 오버레이 방법에 관한 것이다.
수동 광 네트워크(Passive Optical Network, PON)는 일대다(point to multipoint) 네트워크 구조이다. PON에서 무전원 광분배기들(unpowered optical splitters)은 단일 광섬유가 다중 시설(multiple premises)에 서비스가 가능하도록 하기 위해 사용된다. 통상적으로 PON은 그 각각이 가입자 장치(customer quipment)에 인터페이스(interface)를 제공하는 다수의(전형적으로 32 내지 128) 광 네트워크 단말기들(Optical Network Terminals, ONTs)에 연결되는 서비스 제공자의 중앙국(central office)에 하나의 광선로 종단(Optical Line Terminal, OLT)을 구비한다.
작동 중, 공유되는 광 네트워크 상에서 하향(downstream) 신호는 OLT로부터 ONT로 전송된다. 각 ONT가 그에게 어드레스 지정된 신호만을 수신하는 것을 보장하기 위해 암호화와 같은 다양한 기술이 사용될 수 있다. 상향(upstream) 신호는 "충돌(collision)"을 피하기 위해 시분할 다중 억세스(Time Division Multiple Access, TDMA)와 같은 다중 억세스 프로토콜(multiple access protocol)을 사용하여 각 ONT로부터 OLT로 전송된다.
파장 분할 다중 PON(또는 WDN-PON)은 최종 수요자(end user)가 사용할 수 있는 상향 및/또는 하향 대역폭 증가를 위해 다중 광 파장이 사용되는 수동형 광 네트워크의 일종이다. 도 1은 종래 WDM-PON 시스템을 보이는 블록도이다. 도 1에 보이는 바와 같이, OTL(4)는 그 각각이 개별적인 파장 채널들에 대해 광 신호를 송신 및 수신하기 위해 광원(8)과 검파기(10)를 포함하는 다수의 송수신기(transceiver)(6), 단일 광섬유(14)에 대해 광원(8)과 검파기(10)로부터 송신되는 광을 결합하고 광원(8)과 검파기(10)로 전송되는 광을 분배하는 광결합/분배기(combiner/splitter)(12)를 포함한다. 광원(8)은 의도에 따라 어느 한쪽 방향 레이저 조절(either direct laser modulation) 또는 외부의 변조기(도시되지 않음)를 이용하여 의도하는 파장 상에 데이터를 송신하기 위한 DFB(distributed feed back) 레이저와 같은 통상의 레이저 다이오드가 될 수 있다. 검파기(10)는, 예를 들어, 네트워크를 통해 수신되는 광신호를 검파하기 위한 PIN 다이오드가 될 수 있다. 배열 도파로(Arrayed Waveguide Grating, AWG) 또는 박막필터(Thin-Film Filter, TFT)와 같은 광 다중/역다중화기(16)는 각 송수신기(6)와 하나 또는 그 이상의 수동 광 전력 분배기(도시하지 않음)를 포함하는 광섬유 트렁크(trunk)(18) 사이에서 광을 커플링하기 위해 사용된다.
하나 또는 그 이상의 고객 사이트에 연결되는 수동 원격 노드(passive remote node)(20)는 광 섬유 트렁크(18)로부터의 채널 파장(λ1 내지 λn)을 역다중시키기 위한 광 다중/역다중화기(22)를 포함한다. 광 다중/역다중화기(22) 역시 AWG 또는 TFT가 될 수 있다. 각 채널 파장은 각 사용자 시설에 하나 또는 그 이상의 ONT들(26)을 포함하는 적절한 PON(24)으로 전송된다. 통상적으로, 각 ONT(26)는 광원(28), 검파기(30) 및 결합/분배기(combiner/splitter)(32)를 포함하며, 이 들은 모두 OLT(4)의 대응하는 송수신기(6)를 그대로 반영하는 방식(mirroring manner)에 따라 구성되고 동작한다.
통상적으로, WDM-PON의 채널 파장(λ1 내지 λn)은 주어진 방향으로 신호를 전송하기 위해 설계된 개별적인 채널 그룹 또는 대역(band)으로 나뉘어진다. 예를 들어, 전형적으로 L-대역(1565 내지 1625nm) 채널들은 OLT(4)로부터 각 PON(24)으로의 다운링크(downlink) 신호에 할당되고, C-밴드(1530 내지 1565 nm) 채널들은 각각의 PON(24)으로부터 OLT(4)로 전송되는 업링크(uplink) 신호에 할당된다. 이 경우, 본 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이, OLT의 송수신기(6)와 ONT들(26) 각각의 광 결합/분배기(12, 32)는 공통적으로 수동 광 필터로서 제공된다.
도 1에 도시된 WDM-PON은 "Lightwave Technology, Vol. 24, No. 1, January 2006"에 Shin DJ 등에 의해 "파장무의존 양방향 송수신기들을 구비하는 저 비용 WDM PON(Low Cost WDM PON With Colorless Bidirectional Transceiver)"으로 알려 져 있다. 이와 같은 구조로, OLT(4)로부터 각각의 PON(24)으로 전송되는 다운링크 신호들을 위한 L-밴드 채널과 각각의 PON(24)으로부터 OLT(4)로 전송되는 업링크 신호들을 위한 C-밴드 채널을 포함하는 소정의 파장 채널 쌍이 각 PON(24)에 제공된다. OLT(4)의 다중/역다중화기(16)는 각 PON(24)의 선택된 채널을 송수신들(6)중 하나를 향하여 연결된다. 따라서, ONT의 각 송수신기(6)는 PON들(24) 중 하나와 연동되고, ONT(4)와 그 PON(4) 사이의 업링크 및 다운링크 신호 전송을 제어한다. OLT(4)와 ONT들의 각 송수신기(6, 26)는 반사하는 반도체 광 증폭기들(reflective semi-conductor optical filters), 주입-잠김된 페브리-페롯 레이저들(injection-locked Fabry-Perot lasers), 반사하는 전자 흡수 변조기들(reflective electro-absorptive moudulators) 및 반사하는 마하-젠더 변조기들(reflective Mach-Zehnder modulators)과 같은 반사 광원(8, 28)들을 사용하여 "파장무의존(colorless)"이 되도록 한다. 이와 같은 배열에 의해, 각 광원(8, 28)은 각각의 다운링크/업링크 광 신호들을 생성하기 위해 사용되는 "씨드(seed)" 광을 필요로 한다. 도 1의 시스템에서, 다운링크 신호를 위한 씨드 광은 L-밴드 광대역 광원(broadband light source, BLS)(32)에 의해 L-밴드 광 순환기(optical circulator)(34)를 경유하여 제공된다. 유사하게, 업링크 신호를 위한 씨드 광은 C-밴드 광대역 광원(36)에 의해 C-밴드 광 순환기(38)를 경유하여 제공된다.
WDM-PON들은 일대일 연결 체계(one-to-one connection paradigm)를 중심으로 설계되어야 한다는 점에서 한계를 갖는다. 즉, OLT(4)의 각 송수신기(6)는 오직 하나의 PON(24)의 ONT(들)(26)과 통신한다. 그러나, 모든 ONT(들)(26)에 대해 아날로 그 신호를 전송할 수 있도록 하게 하는 것이 바람직하다. 예컨대, WDM-PON 기반시설을 통해 가입자들에게 RF/비디오 신호들을 송신할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 더욱이, WDM-PON의 동작을 포함하지 않거나 또는 네트워크 내의 능동 구성요소를 필요로하지 않고 이러한 특성들을 제공할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
WDM PON 네트워크 상의 아날로그 RF/비디오 방송 신호 오버레이 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 파장 분할 다중송신의 수동 광 네트워크(WDM-PON)에서 아날로그 방송 신호를 오버레이(overlay) 하기 위한 시스템으로서, WDM-PON의 각 업링크 채널을 위한 업링크 씨드 광을 생성하기 위한 광대역 광원과 상기 아날로그 방송 신호를 상기 업링크 씨드 광으로 변조하기 위한 변조기를 포함하는 WDM-PON의 광선로 종단(Optical Line Terminal, OLT); 및 상기 OLT로부터 상기 업링크 씨드 광을 수신하며 WDM-PON의 광 네트워크 단말기(Optical Network Terminal, ONT)를 포함하는 시스템을 제공한다. 상기 ONT는, 상기 수신된 씨드광을 제1 신호 및 제2 신호로 분할하기 위한 광 분배기; 상기 제1 신호를 광원으로 사용하여 업링크 데이터 신호를 생성하기 위한 제1 광원; 및 상기 제2 신호로 변조된 상기 아날로그 방송 신호를 검파하기 위한 RF 수신기를 포함한다.
파장 분할 다중송신의 수동 광 네트워크에서 아날로그 방송 신호를 오버레이한다.
본 발명은 파장 분할 다중송신의 수동 광 네트워크(Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network, WDM PON) 상의 아날로그 RF/비디오 방송 신호 오버레이 방법을 제공한다. 대표적인 실시예는 도 2 내지 도 4를 참조하여 아래에 설명된다. 첨부된 도면들에서, 동일 유사한 구성은 동일, 유사한 도면분호에 의해 지시된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 일반적으로, 아날로그 RF/비디오 신호들(40)은 개별 고객 사이트에 있는 ONT(들)(26)로 분배되는 업링크 씨드 광(uplink seed light)(42)으로 변조된다. 각 ONT(26)에서, 인바운드(inbound) 씨드 광은 두 개의 신호로 나뉜다. 하나의 신호는 광원(28)의 씨드 광으로 사용되고, 다른 하나의 신호는 RF/비디오 신호들의 검파를 위한 RF 수신기(RF receiver)(44)에 공급된다.
요구에 따라, 통상의 방식으로, 업링크 씨드 광(42)은 광대역 광원(BLS)(36)에 의해 생성될 수 있다. 도 3a 및 도 3b는 BLS(36)의 각각의 실시예들을 보인다. 협폭 레이저들(46)의 세트가 각각의 협-대역 씨드 광들을 생성하기 위해 사용되고, 각 협-대역 씨드 광은 WDM-PON의 각 업링크 채널의 중심 파장에 맞추어진다. 다중화기(48)는 협-대역 씨드 광들을 조합하여 업링크 씨드 광(42)을 생성하고, 업링크 씨드 광(42)은 WDM-PON을 거쳐 ONT들(26)에 분배된다. 요구에 따라, 협-대역 레이저들(46) 각각은 통상적은 벌크(bulk) 반도체 레이저 다이오들로써 제공될 수도 있 다. 다른 방도로, 다중-채널 양자점 레이저들이 사용될 수도 있다. 이 경우, 모든 협-대역 씨드 광들을 생성하기 위해 필요한 레이저 다이오드들의 수가 감소될 수 있다. 다중-채널 양자점 기반 레이저들은 본 기술분야에 알려져 있다. 실시예에 따라, 모든 협-대역 씨드 광들을 생성하기 위해 하나의 다중-채널 양자점 레이저가 사용될 수도 있으며, 이 경우 다중화기(48)는 필요없다. 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 반도체 및 양자점 레이저들에 의해서 방출되는 씨드 광들은 인코히어런트하고(incoherent) 편광되어 있다. ONT 광원들(28)이 편광 의존적일 경우, 잘 알려진 방법을 이용하여 업링크 씨드 광(42)의 편광을 소멸시키는 것이 바람직하다. 도 3a 및 도 3b에 각각 보인 직접 변조 및 외부 변조 방법들을 포함한 모든 적절한 방법이 RF/비디오 신호(40)를 편광-소멸된 업링크 씨드 광(42)으로 변조하기 위해 사용될 수 있다. OOK(on-off-keying)와 같은 세기 변조(intensity modulation) 기술을 사용하여 업링크 신호가 생성되는 WDM-PON에서, 위상 또는 (상당하는)주파수 변조 기술을 사용하여 RF/비디오 신호들(40)이 업링크 씨드 광으로 변조된다. 경우에 따라, 이는 업링크 씨드 광(42)으로 변조된 RF/비디오 신호들(40)과 업링크 씨드 광(42)을 사용하는 각 ONT(26)의 개별적인 광원(28)들에 의해 생성된 업링크 신호들 사이의 간섭을 감소시킬 수 있다.
요구에 따라, 업링크 BLS(36)의 출력에서 업링크 씨드 광(42)을 증폭하기 위해 증폭기(50)(예로써, EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier))가 사용될 수 있다. 이 방식은 특히 각각의 ONT들(26)에서 업링크 씨드 광(42)을 분리시킴에 따라 발생하는 광 손실의 측면에서 업링크 신호들의 링크 버짓(ling budget)(신호 도달)을 증가시키는데 유용하다.
도 2 및 도 4에 보인 바와 같이, ONT(26)는 통상적인 방법에 따라 OLT(4)로부터 수신된 다운링크 신호들로부터 업링크 씨드 광(42)을 분리하도록 동작하는 광 결합기/분배기(combiner/splitter)(32)를 포함한다. OLT(4)로부터 수신된 다운링크 신호들은 통상적인 방식에 따라 다운링크 검파기(30)에 공급된다. 업링크 씨드 광(42)은, 다른 한편, 전력 분배기(power splitter)(52)(예를 들어 통상의 3dB 분배기)로 공급되고, 한쌍의 신호들(54, 56)로 나뉜다. 신호들 중 첫번째 신호(54)는 ONT 광원(30)으로 공급되고 통상의 방식으로 업링크 신호를 생성하기 위한 씨드 광으로서 사용된다. 신호들 중 두번째 신호(56)는 RF/비디오 신호(40)을 검파하기 위한 RF 수신기(58)에 공급된다.
업링크 씨드 광(42)에 대한 RF/비디오 신호들의 조절은, ONT 광원(28)에 의해 수신된 신호(씨드 광)(54)이 세기 및/또는 위상의 변동을 포함한다는 것을 의미한다. 경우에 따라, 이러한 변동은 ONT 광원(28)에 의해 생성되는 업링크 데이터 신호에서 잡음(noise)으로 나타날 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 이 문제는 광 전력 분배기(52)와 ONT 광원(28) 사이에 신호 셰이퍼(signal shaper)(60)를 사용하여 극복할 수 있다. 일반적으로, 신호 셰이퍼(60)는 RF/비디오 신호(40)의 존재에 기인하는 업링크 씨드 광(42) 내의 의도되지 않은 변동들을 최소화시키는 동작을 수행한다. 그러한 신호 세이퍼(60)의 특정 설계는 RF/비디오 신호(40)의 변조 형식(modulation format)에 의존할 것이다. 예를 들어, 위상 변조 방식을 사용하여 RF/비디오 신호(40)가 업링크 씨드 광(42)으로 변조되는 실시예에서, 신호 셰이퍼(60)는 RF 수신기(58)에 의해 출력되어 검파된 RF/비디오 신호(40')에 의해 구동된 광 위상-시프터(optical phase-shifter)로써 제공될 수 있다. 유사하게, 세기 변조 방식을 사용하여 RF/비디오 신호(40)가 업링크 씨드 광(42)으로 변조되는 실시예에서, 신호 셰이퍼(60)는 RF 수신기(58)에 의해 출력되어 검파된 RF/비디오 신호(40')에 의해 구동된 가변 광 감쇄기(또는 대신하여 가변 광 증폭기)로써 제공될 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들은 설명을 위한 것이다. 본 발명의 범위는 단지 첨부된 청구범위에 의해서만 제한될 뿐이다.
도 1은 종래 기술에 따른 통상의 WDM-PON을 개략적으로 보인다.
도 2는 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 WDM-PON을 개략적으로 보인다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 WDM-PON에서 사용될 수 있는 각각의 선택 가능한 광대역 광원을 개략적으로 보인다.
도 4는 도 2의 WDM-PON에서 사용될 수 있는 광 네트워크 단말기를 개략적으로 보인다.
Claims (6)
- 파장 분할 다중송신의 수동 광 네트워크(WDM-PON)에서 아날로그 방송 신호를 오버레이(overlay) 하기 위한 시스템으로서,WDM-PON의 각 업링크 채널을 위한 업링크 씨드 광을 생성하기 위한 광대역 광원과 상기 아날로그 방송 신호를 상기 업링크 씨드 광으로 변조하기 위한 변조기를 포함하는 WDM-PON의 광선로 종단(Optical Line Terminal, OLT); 및상기 OLT로부터 상기 업링크 씨드 광을 수신하며 WDM-PON의 광 네트워크 단말기(Optical Network Terminal, ONT)를 포함하고,상기 ONT는,상기 수신된 씨드광을 제1 신호 및 제2 신호로 분할하기 위한 광 분배기;상기 제1 신호를 광원으로 사용하여 업링크 데이터 신호를 생성하기 위한 제1 광원; 및상기 제2 신호로 변조된 상기 아날로그 방송 신호를 검파하기 위한 RF 수신기를 포함하는, 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 광대역 광원은 양자점 기반 다중-채널 레이저를 포함하는, 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 광대역 광원에 의해 생성되는 상기 업링크 씨드 광을 증폭하기 위한 광 증폭기를 더 포함하는, 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 아날로그 방송 신호에 기인한 상기 제1 신호 내의 변동을 최소화시키기 위한 신호 셰이퍼를 더 포함하는, 시스템.
- 제4항에 있어서,상기 변조기는 위상 변조 방식을 사용하여 상기 아날로그 방송 신호를 상기 업링크 씨드 광으로 변조하도록 동작하는, 시스템.
- 제4항에 있어서,상기 변조기는 세기 변조 방식을 사용하여 상기 아날로그 방송 신호를 상기 업링크 씨드 광으로 변조하도록 동작하고,상기 신호 셰이퍼는 상기 RF 수신기에 의해 검파된 아날로그 방송 신호 출력 에 의해 구동되는 가변 광 감쇠기 또는 광 증폭기를 포함하는, 시스템.
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